高海拔对人类的影响

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爬位於華盛頓的雷尼爾山.

高海拔對人類的影響是相當大的。其主要作用於人體血液中紅血球內的血紅素與氧氣的親密度上，當人體處於海拔約2,100公尺（即7,000英呎）左右，血紅素與氧氣的親密度出現的氧化血紅蛋白的型成比例暴跌，可以離解為血紅素將不在能有效吸引及輸送氧氣去到身體各處在同一氧氣的百分比下，更別提高海拔出現空氣稀薄等情況。[1] 不過身體是有兩套應急的反應針對這樣的高度產生的血氧作用，分為短期及長期適應反應去捕償身體的缺氧情況。運動員通過這樣的適應反應去增加他們的表現，又稱為高原訓練，就是利用高原海拔的情況多點刺激血液帶氧的比例，使其回平地比賽時血液有更多的氧氣，這是和打血入身體相同的合理作弊方法。但凡事也有極限，一般登山者當高度達到海拔約8,000米（26,000英呎）時，即達到所謂的「致命區」（death zone）。在這樣的高度裡，一般人的身體無法進行代謝，只有少數專業極限運動員是例外。

目录

高度對身體的反應 [编辑]

主条目：高山症

一般而言,人體對適當的活動的高度，是指大氣壓力在101,325帕斯卡Pa 或1013.25百萬巴 millibars或是通稱一個大氣壓力下為定義。在這環境下，大氣環境中的氧氣(O2)是佔百分之20.9。所以約為 O2 (PO2) 21.2 千帕斯卡。在一個正常的人體中，血紅素的溶氧是最佳 [2]

大氣壓力會隨者高度下降而出現比例性的減少至到極少，其范圍約是海拔0~100km左右。當去到這范圍約一半時5000米約(16404英呎)時，氧與血紅素的結合率也差不多跌倒相若的水平。我們可見到當去到喜馬拉亞山的起點營約1/3的山峰高度8,848 m (29,029 ft)。[3] 就是這樣的情況，身題不斷的底償高度的情況。[4] 高山醫學中將這高度分為三個分區；並將這分區與身體的血氧百分比進行掛鉤[5]

  • 高山高度 = 1,500米（4,900英尺）-3,500米（11,500英尺）
  • 過高山高度 = 3,500米（11,500英尺）-5,500米（18,000英尺）
  • 極高山高度 = 超過5,500米（18,000英尺）

在這種高度下進行旅遊，可以出現以下幾種常見醫療疾病：其中較微的有急性高山症至有致命可能的高海拔型肺積水（HAPE）和高海拔型顱內積水（HACE）。去的地方越高，引發的機率就越高。[6]

人類目前可見到的最大耐受高度記錄約是生活在5,950 m (19,520ft)約 [475 百萬巴的大氣壓力]下2年，, [7] 而在極高山高度下7,500 m (24,600 ft)約 [383 百萬巴的大氣壓力]，連睡眠都變得十分困難，整個消化系統差不多停止，消化食物變得十分困難，同時患上 HAPE 和 HACE 的機率也大大增加。[6][8][9]

需給氧區 [编辑]

喜馬拉亞山的山峰就是位於需給氧區，英文的Dead Zone

在登山當高度已經高到血液中的氧氣含量已經不足夠滿足一般人體生存的條件，這就是需給氧區。通常我們將8,000 m (26,000 ft) [低於356 百萬巴的大氣壓力].[10] 當做界點。許多的登山死亡都出現在這一區所產生的情況，可常見直接的引起器官衰竭或間接的因高為壓力或低體能產生的錯判造成意外死亡。 在需給氧區中，沒有人體可以進行代償的行為，在身體的情況是所有儲存的氧氣消耗已經不夠身體的吸氧的補償；在過長的停留在需給氧區並缺少合適的補助給氧器具會導致整各身體功能弱化至崩潰、失去知覺、和最終導致死亡。[11][12][13] 需給氧區的英文「death zone」，是由一位瑞士醫師愛德華·威絲·度南在他1952年的著作《山岳世界》中首先發表。[14]

適應高度 [编辑]

人體是可已透過不同的反應去適應高度，一般可分為立即及長期的適應。在高海拔、高原的高度時，一個立即的缺氧的情況會被為與頸動脈的頸動脈球，這樣會引起身體進行加快呼吸頻率過度換氣行為，不過如字眼所示有一系列副作用其中因呼吸型血鹼中毒產生的抑制中樞性呼吸系統再產生一連串對抗型的肺與腎疾病。[1][15]

還有在在高海拔、高原的高度時，心跳加快心率加速，導致心輸出量微微減少，及非必要性的生理行為被抑制、如消化行為、消化功效下降，從而引起心肺疾患。[16]

而一個長期的適應行為需要數日甚至數星期的時間，透過逐步性的身體代償行為，透過腎功能將呼吸型血鹼中毒排除，令到呼吸行為變為正常避免呼吸型血鹼中毒。這一般需要整整四天才能進行調整，磺胺類藥品丹木斯（Diamox）據說可加快過程的時間。[15] 同一時間，因為整體血糖或葡萄糖代謝的減少，造成最終帶謝中間物乳酸的產生也相對減少，也造成了血漿的減少、從而增加了血蛋白與血球的相對濃度，被動的型成紅血球增多症或加大了紅血球比例，也再次影響加大毛細血管在肌肉的含量；也造成球蛋白增加，還會型成粒線體數量加大，並加快有氧呼吸的脢釋出，及最終導致一系列ATP能量錢幣的高產、肺血管過量收縮引發右心房肥大等等[1]

一個完整的血氧適應可以令到人體的紅血球完整的保持在一個高水平並維持一段時間，在這段時間理，人體可以在0極高山高度隨意的如平地一般活動[5,500米（18,000英尺）] ，要記算一個合理的時間到達血氧適應期是有公式幫忙記算的，約為11.4天成上相對的高度(用公里記算)。如要進入 4,000米（13,000英尺）的高度並達到血氧適應的狀態你需要約46天(11.4*4)[17] 不在高度5,950米（19,520英尺）以上，這公式不成立，因為沒有人成功到達。[7]

高度與運動員的表現 [编辑]

對運動員來說，高海拔可已造成兩大強化的因素影響其表現，已暴炸力為主的(如400米已內的短跑及跳遠和三級跳來說)大氣壓力減少帶表阻力減少，更高更快的表現可以誕生[18] 在耐力項目(5000米以上)稀薄的氧氣令到運動員整體表現下降在高海拔的情況，所以國際田徑聯會(IAAF)有規定超過1000米的比賽不被記錄認可.

運動員同時也可以在血氧適應上獲得強大的優勢[4] 當他們回到平地時，高海拔的血氧適應大大加強了他們的表現，不過這不一定全部適用的，因為再高海拔時訓練的密度與強度被大大的降低(人體耐受力與氧含量)這樣的非訓練狀態會拖低運動員的強化計劃.

這樣的茅盾行為，引起了一個全新的訓練模式"生活在高地，訓練在平地"讓運動員花時間休息與睡覺在高海拔，回到平地進行(大部份或全部)高強度練習，90年代猶他大學的數星期的模擬研究中出現十分強大的效果 [19][20] 其他的研究成果也顯示相關的成果在不同長度的類似模組中.[21]

造成這樣的效果主要是可能因為血細胞數增高,[22] 更有效的運動訓練,[23] 或因為整個肌肉的生理出現了改變.[24][25]

相關條文 [编辑]

參考資料 [编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Young, Andrew J; Reeves, John T. Human Adaptation to High Terrestrial Altitude//Medical Aspects of Harsh Environments 2. Washington, DC. 2002 [2009-01-05].  |location=和|place=只需其一 (帮助)
  2. ^ Hypoxia, Oxygen, and Pulse Oximetry (PDF). FlightState Pulse Oximeter. [2006-12-29]. 
  3. ^ Introduction to the Atmosphere. PhysicalGeography.net. [2006-12-29]. 
  4. ^ 4.0 4.1 Muza, SR; Fulco, CS; Cymerman, A. Altitude Acclimatization Guide.. US Army Research Inst. of Environmental Medicine Thermal and Mountain Medicine Division Technical Report. 2004, (USARIEM-TN-04-05) [2009-03-05]. 
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